I ricercatori dello Human Technopole di Milano stanno sviluppando modelli cellulari sempre più accurati per capire quali siano i geni su cui intervenire per queste rare e gravi malattie
Esistono patologie talmente rare da riguardare poche centinaia (se non addirittura decine) di persone in tutto il mondo. Fra queste figurano i disturbi congeniti della glicosilazione (Congenital Disorders of Glycosylation, CDG), che interessano diversi organi poiché il meccanismo molecolare della glicosilazione è tra i più sfruttati per la sopravvivenza dell’organismo. Esistono più di 25 forme di CDG e non tutte hanno la possibilità di essere trattate in maniera mirata ed efficace, dal momento che non sempre si conoscono nel dettaglio i meccanismi all’origine del problema. Per tale ragione, i ricercatori ripongono grandi aspettative nello studio degli organoidi che potrebbero aiutare a definire un modello per le forme più gravi di CDG. Ne abbiamo parlato con la dott.ssa Elena Taverna, Research Group Leader presso il Neurogenomics Research Centre dello Human Technopole (HT) di Milano.
I DISTURBI CONGENITI DELLA GLICOSILAZIONE
“La glicosilazione consiste nella combinazione di vari tipi di carboidrati con altre molecole presenti nel nostro organismo, a cominciare dalle proteine”, spiega la dott.ssa Taverna. “Questa aggiunta di zuccheri alle proteine è un processo complesso portato avanti da numerosi enzimi e che riguarda diversi tessuti dell’organismo, perciò i suoi difetti compromettono in genere più organi”. Infatti, i disturbi congeniti della glicosilazione presentano ricadute sul sistema nervoso centrale, sui muscoli, sullo scheletro, sul sistema immunitario e su quello endocrino. “Questo genere di malattie interessa il funzionamento dell’apparato di Golgi presso cui si applicano le modifiche alle proteine per consentire loro di raggiungere altre strutture, tra le quali la membrana della cellula”, precisa Taverna. “Dal momento che alcuni CDG compromettono gravemente la funzione cerebrale, è necessario fare luce sul modo in cui l’apparato di Golgi influenzi il comportamento delle cellule staminali proprio nel corso dello sviluppo del cervello”.
HUMAN TECHNOPOLE: INVESTIRE IN RICERCA
Per tentare di dare una risposta a questo complesso interrogativo i ricercatori stanno sviluppando modelli cellulari sempre più accurati, ricorrendo agli organoidi, oggi considerati lo stato dell’arte per la messa a punto di accurati modelli di malattia. E tra i centri di ricerca italiani che stanno investendo di più nello sviluppo di tecnologie come questa c’è lo Human Technopole di Milano, sorto sull’area che qualche anno fa ospitò l’Esposizione Universale dedicata all’educazione alimentare. “HT è un nuovo istituto di ricerca per le scienze della vita, situato nel cuore del distretto Milano Innovazione (Milano Innovation District, MINDì)”, spiega Marta Nathansohn, Communications Coordinator di Human Technopole. “La struttura, nata con l’obiettivo di riconvertire l’area di EXPO 2015 in un distretto dedicato alla ricerca e all’innovazione in campo scientifico, è operativa da poco più di tre anni ed è in rapida espansione. Attualmente si compone di cinque diverse aree di ricerca: il centro di Health Data Science, quelli di Biologia Computazionale e Strutturale, il centro di Genomica composto dai programmi di ricerca di Genomica medica e di popolazione e Genomica funzionale e, infine, il centro di Neurogenomica, diretto dal Prof. Giuseppe Testa e di cui fa parte la dott.ssa Taverna, che punta allo studio della struttura del sistema nervoso e dello sviluppo neuronale, guardando in modo particolare ai meccanismi molecolari alla base dei disturbi neuropsichiatrici e neurologici”.
CREARE UN MODELLO DI STUDIO
Le malattie del neurosviluppo stanno riscuotendo un crescente interesse all’interno della comunità di medici e biologi impegnati nell’identificazione di un possibile trattamento. Specialmente per disordini come la PMM2-CDG dovuta a difetti nel gene che codifica per l’enzima fosfomannomutasi 2 (PMM2) e che colpisce duramente il sistema nervoso. Purtroppo, mancano sistemi modello per le manifestazioni neurologiche associato a questa patologia e occorre svilupparli per poi pensare a una terapia. “Il principale ostacolo nel cammino di ricerca è il ridotto numero di pazienti da cui ottenere i campioni di studio”, continua Taverna. “In laboratorio facciamo uso degli organoidi per indagare i processi di sviluppo del cervello e il modo in cui essi si alterano nello sviluppo della patologia. Ma utilizziamo anche le cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC), ricavate dai pazienti o modificate con tecniche di editing del genoma al fine di studiare i neuroni e i processi di comunicazione tra di loro. Questo ci aiuterà a comprendere in che modo si alteri la comunicazione neuronale durante la progressione della patologia”.
I ricercatori guidati dalla dott.ssa Taverna stanno cercando di stabilire contatti con altri laboratori che si occupano di genetica clinica, per creare un ponte tra il mondo della ricerca e quello della clinica; un obiettivo fortemente in linea con la filosofia di Human Technopole. “I disturbi della glicosilazione sono causati da un elevato numero di geni ed è fondamentale scegliere quelli giusti da studiare”, precisa Taverna. “Attualmente la nostra ricerca si sta orientando su geni che interessano un numero molto ristretto di malati. Tuttavia, riteniamo essenziale il confronto con i colleghi della genetica clinica perché le diverse manifestazioni di malattia possono ricondurre a un gene o all’altro. Una volta predisposto un modello di malattia valido si potrà capire quali meccanismi sono implicati nella genesi di malattia”. A quel punto sarà possibile iniziare a pensare a come sviluppare delle terapie che mirino al difetto molecolare identificato.
TRASFORMARE LA RICERCA IN APPLICAZIONI PRATICHE
“La vocazione di Human Technopole è di mettere in relazione il mondo della ricerca e quello dell’imprenditoria”, conclude Nathansohn. “Nel DNA di MIND sono presenti accanto a Human Technopole sia l’Università Statale di Milano che l’IRCCS Istituto Ortopedico Galeazzi del Gruppo San Donato, oltre a numerose aziende attive nel settore Life Science, a testimonianza dell’impegno nella doppia direzione della ricerca e della clinica, che devono trovare il collegamento con l’ambito imprenditoriale. Anche la collocazione geografica di HT riflette questa volontà di trasferire le idee e le tecnologie sviluppate in applicazioni cliniche per il miglioramento della salute dei cittadini”. Sviluppare la ricerca e promuovere l’innovazione sono obiettivi di primo ordine che richiedono investimenti concreti ma l’esempio di Human Technopole dimostra come ciò sia possibile, creando le giuste collaborazioni e adottando una mentalità interdisciplinare. Soprattutto scommettendo sulle nuove idee e credendo nell’eccellenza in campo scientifico.
